JP2008179280A - ハイブリッド車両、ハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】登坂路において車両のずり下がり発生時に車両駆動力を確実に確保可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、走行中の道路勾配がしきい値よりも大きいとき、エンジンが停止していればエンジンを始動させる（Ｓ５０）。そして、ＨＶ−ＥＣＵは、車両のずり下がりが発生していると判定すると（Ｓ６０にてＹＥＳ）、エンジンの動作点を変更し、エンジンから駆動軸へ出力されるエンジン直行トルクを増加させる（Ｓ７０）。さらに、ＨＶ−ＥＣＵは、モータジェネレータＭＧ２の回生トルクが減少するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を決定する（Ｓ８０）。
【選択図】図６

Description

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載したハイブリッド車両、ハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が注目されている。ハイブリッド車両は、従来の内燃機関に加え、電動機を車両走行用の動力源としてさらに搭載した車両である。

このようなハイブリッド車両について、坂道発進時に車両のずり下がりを抑制可能な車両が知られている。たとえば、特開２００１−１７１３７７号公報（特許文献１）には、道路勾配に対応して車両の駆動輪に駆動力を付与する車両用駆動制御装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−１７１３７７号公報 特許第２８５７５３５号公報 特許第３４５４０３６号公報 特開２００６−１４２９０２号公報 特開２００４−１７９１９号公報

登坂路において車両のずり下がりが発生している状況においては、車両の駆動力を発生する電動機は、登坂方向への駆動トルクの発生に対して回転方向が降坂方向となるので回生電力を発生する。

ここで、回生電力は、蓄電装置の許容充電電力以下に抑制する必要があるところ、特開２００１−１７１３７７号公報に開示される駆動制御装置では、電動機からの回生電力によって蓄電装置の充電電力が許容充電電力を超える可能性がある。その結果、車両の駆動力が制限され、車両のずり下がりを回避できなくなる可能性がある。

それゆえに、この発明の目的は、登坂路において車両のずり下がり発生時に車両駆動力を確実に確保可能なハイブリッド車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、登坂路において車両のずり下がり発生時に車両駆動力を確実に確保可能なハイブリッド車両の制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、蓄電装置と、制御装置とを備える。第１の電動機は、内燃機関の出力を用いて発電可能である。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と駆動軸とに分配可能なように構成される。第２の電動機は、駆動軸に回転軸が結合される。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力を授受可能である。制御装置は、登坂方向の駆動力が要求されている場合に降坂方向へ車両が移動しているとき、内燃機関の動作点を変更することによって内燃機関から駆動軸への伝達トルク（直行トルク）を増加させるとともに、第２の電動機を制御することによって第２の電動機の回生トルクを減少させる。

好ましくは、制御装置は、第２の電動機を制御することによって、第１および第２の電動機から蓄電装置へ供給される電力の総和を蓄電装置の許容充電電力よりも小さい値に抑制する。

好ましくは、制御装置は、走行中の道路勾配が予め定められた値よりも大きいとき、内燃機関の動作点を変更することによって伝達トルクを増加させる。

好ましくは、制御装置は、走行中の道路勾配が大きいほど伝達トルクの増加量が多くなるように内燃機関の動作点を変更する。

好ましくは、制御装置は、第２の電動機を制御することによって第２の電動機に力行トルクを発生させる
また、好ましくは、制御装置は、第２の電動機を制御することによって第２の電動機の発生トルクを略零にする。

好ましくは、制御装置は、第１および第２の電動機から蓄電装置へ供給される電力の総和が蓄電装置の許容充電電力を超えると、第１および第２の電動機の少なくとも一方を制御することによって、第１および第２の電動機の少なくとも一方における損失を増大させる。

また、この発明によれば、制御方法は、ハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、内燃機関と、第１および第２の電動機と、動力分割機構と、蓄電装置とを備える。第１の電動機は、内燃機関の出力を用いて発電可能である。動力分割機構は、内燃機関の出力を第１の電動機と駆動軸とに分配可能なように構成される。第２の電動機は、駆動軸に回転軸が結合される。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力を授受可能である。そして、制御方法は、第１から第３のステップを含む。第１のステップでは、登坂方向の駆動力が要求されているときに降坂方向へ車両が移動しているか否かが判定される。第２のステップでは、第１のステップにおいて降坂方向へ車両が移動していると判定されると、内燃機関の動作点を変更することによって内燃機関から駆動軸への伝達トルク（直行トルク）を増加させる。第３のステップでは、内燃機関の動作点の変更とともに、第２の電動機を制御することによって第２の電動機の回生トルクを減少させる。

好ましくは、第３のステップにおいて、第２の電動機を制御することによって、第１および第２の電動機から蓄電装置へ供給される電力の総和は、蓄電装置の許容充電電力よりも小さい値に抑制される。

好ましくは、制御方法は、第４のステップをさらに含む。第４のステップでは、走行中の道路勾配が予め定められた値よりも大きいか否かが判定される。そして、道路勾配が予め定められた値よりも大きいと判定されると、第３のステップにおいて、内燃機関の動作点を変更することによって伝達トルクを増加させる。

好ましくは、第３のステップにおいて、走行中の道路勾配が大きいほど伝達トルクの増加量が多くなるように内燃機関の動作点が変更される。

好ましくは、第３のステップにおいて、第２の電動機を制御することによって第２の電動機に力行トルクを発生させる。

また、好ましくは、第３のステップにおいて、第２の電動機を制御することによって第２の電動機の発生トルクを略零にする。

好ましくは、制御方法は、第５および第６のステップをさらに含む。第５のステップでは、第１および第２の電動機から蓄電装置へ供給される電力の総和が蓄電装置の許容充電電力を超えたか否かが判定される。第６のステップでは、電力の総和が許容充電電力を超えたと判定されると、第１および第２の電動機の少なくとも一方を制御することによって、第１および第２の電動機の少なくとも一方における損失を増大させる。

また、この発明によれば、記録媒体は、コンピュータ読取可能な記録媒体であって、上述したいずれかのハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。

この発明においては、登坂方向の駆動力が要求されている場合に降坂方向へ車両が移動しているとき、すなわち車両のずり下がり発生時、内燃機関の動作点を変更することによって内燃機関から駆動軸への伝達トルク（直行トルク）を増加させるとともに、第２の電動機を制御することによって第２の電動機の回生トルクを減少させるので、内燃機関からの直行トルクの増加により車両駆動力が確保されるとともに、第２の電動機が発生する回生電力が減少する。

したがって、この発明によれば、車両のずり下がり発生時、蓄電装置の充電電力を許容充電電力内に抑えつつ登坂駆動力を確保することが可能となる。その結果、車両のずり下がりを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、動力伝達ギヤ１２と、ディファレンシャルギヤ１４と、駆動輪１６Ｒ，１６Ｌと、プラネタリギヤ１８と、動力取出ギヤ２０と、チェーンベルト２２とを備える。また、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン２４と、クランクシャフト２６とをさらに備える。さらに、ハイブリッド車両１０は、蓄電装置３２と、インバータ３４，３６と、ＭＧ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３８と、エンジンＥＣＵ４０と、ＨＶ−ＥＣＵ４２とをさらに備える。

動力取出ギヤ２０は、チェーンベルト２２を介して動力伝達ギヤ１２に接続される。また、動力取出ギヤ２０は、プラネタリギヤ１８のリングギヤ５４に結合され、リングギヤ５４から受ける動力をチェーンベルト２２を介して動力伝達ギヤ１２に伝達する。動力伝達ギヤ１２は、ディファレンシャルギヤ１４を介して駆動輪１６Ｒ，１６Ｌへ動力を伝達する。

プラネタリギヤ１８は、サンギヤ５２と、リングギヤ５４と、複数のプラネタリピニオンギヤ５６と、プラネタリキャリア５８とから成る。サンギヤ５２は、エンジン２４に接続されるクランクシャフト２６と同軸のキャリア軸６４に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸６０に結合される。リングギヤ５４は、キャリア軸６４と同軸のリングギヤ軸６２に結合される。複数のプラネタリピニオンギヤ５６は、サンギヤ５２とリングギヤ５４との間に配設され、サンギヤ５２の外周を自転しながら公転する。プラネタリキャリア５８は、キャリア軸６４の端部に結合され、各プラネタリピニオンギヤ５６の回転軸を軸支する。

このプラネタリギヤ１８では、サンギヤ５２、リングギヤ５４およびプラネタリキャリア５８にそれぞれ結合されたサンギヤ軸６０、リングギヤ軸６２およびキャリア軸６４の３軸が動力の入出力軸とされ、いずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は、決定された２軸へ入出力される動力に基づいて定められる。

エンジン２４は、エンジンＥＣＵ４０からの制御信号に基づいて動力を発生し、その発生した動力をクランクシャフト２６へ出力する。クランクシャフト２６は、プラネタリギヤ１８のプラネタリキャリア５８に接続される。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、交流電動機であり、たとえば、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを含む三相交流同期電動機から成る。そして、モータジェネレータＭＧ１のロータは、サンギヤ軸６０に結合され、モータジェネレータＭＧ２のロータは、リングギヤ軸６２に結合される。この各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータを回転駆動する電動機として動作するとともに、永久磁石による磁界とロータの回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン２４の動力を用いて発電する発電機として主に動作し、かつ、エンジン２４を始動するスタータとして動作するものとしてハイブリッド車両１０に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、主に駆動輪１６Ｒ，１６Ｌを駆動する電動機としてハイブリッド車両１０に組込まれる。

蓄電装置３２は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置３２は、インバータ３４，３６へ直流電力を供給する。また、蓄電装置３２は、エンジン２４の出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電された電力およびモータジェネレータＭＧ２により発電された回生電力によって充電される。なお、蓄電装置３２として、大容量のキャパシタを用いてもよい。

インバータ３４，３６は、蓄電装置３２から直流電圧を受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ３４，３６は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置３２を充電する。

ＭＧ−ＥＣＵ３８は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するのに必要な制御指令をＨＶ−ＥＣＵ４２から受ける。そして、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、インバータ３４を駆動するための制御信号ＰＷＩ１およびインバータ３６を駆動するための制御信号ＰＷＩ２を生成し、その生成した制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ３４，３６へ出力する。

エンジンＥＣＵ４０は、エンジン２４を駆動するのに必要な制御指令をＨＶ−ＥＣＵ４２から受ける。そして、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン２４を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をエンジン２４へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ４２は、アクセル開度を示す信号ＡＰ、車両速度を示す信号ＳＶ、および蓄電装置３２の充電状態（０〜１００％で表わされる。）を示す信号ＳＯＣを受ける。そして、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、上記各信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２４を駆動するのに必要な制御指令を生成し、その生成した制御指令をＭＧ−ＥＣＵ３８およびエンジンＥＣＵ４０へ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、後述の方法により、登坂路において車両のずり下がりが発生しているとき、エンジン２４から駆動輪１６Ｒ，１６Ｌへ伝達されるトルク（エンジン直行トルク）が増加するようにエンジン２４の動作点を変更するための制御指令をエンジンＥＣＵ４０へ出力するとともに、モータジェネレータＭＧ２の回生トルクが減少するようにモータジェネレータＭＧ２の動作点を変更するための制御指令をＭＧ−ＥＣＵ３８へ出力する。

以下、登坂路において車両のずり下がりが発生したときのＨＶ−ＥＣＵ４２の制御について詳しく説明する。

図２は、登坂路において車両のずり下がりが発生したときのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２４間の回転数およびトルクの関係を説明するための共線図である。なお、この図２では、車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵ４２によりエンジン２４の動作点が変更される前の関係が示されている。すなわち、この図２では、従来技術に相当する場合が示されている。

図２を参照して、縦軸は、モータジェネレータＭＧ１が接続されるサンギヤ軸６０、エンジン２４が接続されるキャリア軸６４、およびモータジェネレータＭＧ２が接続されるリングギヤ軸６２の回転数を示す。なお、回転数は、単位時間（たとえば１分）あたりの回転数を示し、以下においても、「回転数」は、単位時間あたりの回転数（すなわち回転速度）を示すものとする。横軸は、サンギヤ軸６０、キャリア軸６４およびリングギヤ軸６２のギヤ比により定まる相対的な位置関係を示す。この共線図上では、モータジェネレータＭＧ１の回転数を示す点Ｐ１、エンジン２４の回転数を示す点Ｐ２およびモータジェネレータＭＧ２の回転数を示す点Ｐ３は、一直線上に拘束される。

いま、エンジン２４がエンジントルクＴｅを発生しているものとする。エンジントルクＴｅは、プラネタリギヤ１８によって、サンギヤ５２に作用するトルクＴｅｓとリングギヤ５４に作用するトルクＴｅｐとに分配される。なお、トルクＴｅｐは、リングギヤ５４に結合された動力取出ギヤ２０へ伝達され、「エンジン直行トルク」と称される。

動作共線がこの状態で安定であるためには、モータジェネレータＭＧ１は、トルクＴｅｓと反対方向のトルクＴｇを発生する必要がある。一方、モータジェネレータＭＧ２は、所望の車両駆動力を出力するための要求駆動トルクとエンジン直行トルクＴｅｐとの差分に相当するトルクＴｍを発生する必要がある。

ここで、車両のずり下がりが発生している状況においては、モータジェネレータＭＧ２の回転数は負であり、トルクＴｍの符号と反対である。そうすると、モータジェネレータＭＧ２は、回生動作となり、回生電力を発生する。

図３は、モータジェネレータの動作モードを説明するための図である。図３を参照して、モータジェネレータの回転数が正であり、かつ、トルクも正のとき（第１象限）、モータジェネレータは、力行動作となり、電力を消費する。また、モータジェネレータの回転数が負であり、かつ、トルクが正のとき（第２象限）、モータジェネレータは、回生動作となり、回生電力を発生する。

また、モータジェネレータの回転数が負であり、かつ、トルクも負のとき（第３象限）、モータジェネレータは、力行動作となり、電力を消費する。また、モータジェネレータの回転数が正であり、かつ、トルクが負のとき（第４象限）、モータジェネレータは、回生動作となり、回生電力を発生する。

登坂路において車両のずり下がりが発生している状況では、図２に示したように、モータジェネレータＭＧ２の回転数は負であり、かつ、トルクＴｍは正であるので、モータジェネレータＭＧ２は、第４象限で動作し、回生電力を発生する（ずり下がる車両に対して回生制動をかけている状態）。

モータジェネレータＭＧ２が発生する回生電力は、モータジェネレータＭＧ１の発電電力と併せて蓄電装置３２へ供給されることとなるが、蓄電装置３２の充電電力は、蓄電装置３２を保護するため予め定められた許容充電電力に制限される。

図４は、図１に示した蓄電装置３２の許容充電電力を示した図である。図４を参照して、横軸は、蓄電装置３２の充電状態（ＳＯＣ）を示す。縦軸は、蓄電装置３２に充放電される電力を示し、電力が正のときは放電を示し、電力が負のときは充電を示す。

線ｋ１は、蓄電装置３２の許容充電電力Ｗｉｎを示す。すなわち、蓄電装置３２の充電電力は、許容充電電力Ｗｉｎに制限される。なお、線ｋ２は、蓄電装置３２の許容放電電力Ｗｏｕｔを示し、蓄電装置３２の放電電力も、許容放電電力Ｗｏｕｔに制限される。

このように、蓄電装置３２の充電電力は、許容充電電力Ｗｉｎに制限されるところ、車両のずり下がり発生時は、エンジン２４の出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電するとともに、モータジェネレータＭＧ２も回生電力を発生するので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から蓄電装置３２へ供給される電力が増大し、蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超える可能性がある。

そこで、この実施の形態１では、車両のずり下がり発生時、エンジン２４の動作点を変更することによりエンジントルクＴｅを増加させてエンジン直行トルクＴｅｐを増加させるとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から蓄電装置３２へ供給される電力の総和が許容充電電力Ｗｉｎを超えないように、モータジェネレータＭＧ２の回生トルクを低減させる。

図５は、登坂路において車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵ４２によりエンジン２４の動作点が変更された後のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン２４間の回転数およびトルクの関係を説明するための共線図である。

図５を参照して、車両のずり下がりが発生すると、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、エンジン２４の動作点を変更してエンジントルクＴｅを増加させる。これにより、エンジン２４から駆動輪１６Ｒ，１６Ｌへ出力されるエンジン直行トルクＴｅｐは増加する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、モータジェネレータＭＧ２の動作点を変更してモータジェネレータＭＧ２の回生トルクを減少させる。この図５では、モータジェネレータＭＧ２が力行トルクを発生するようにモータジェネレータＭＧ２の動作点が変更される。

モータジェネレータＭＧ２のトルクＴｍは車両駆動力と反対方向であるが、エンジン直行トルクＴｅｐが増加しているので、車両駆動力は確保される。一方、トルクＴｍは、モータジェネレータＭＧ２の回転と同方向であるので、モータジェネレータＭＧ２は、力行動作となり、電力を消費する。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から蓄電装置３２へ供給される電力の総和すなわち蓄電装置３２の充電電力を許容充電電力Ｗｉｎ以内に抑制しつつ、所望の車両駆動力を確保することが可能になる。

図６は、車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵ４２により実行される制御の構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、信号ＡＰにより示されるアクセル開度および信号ＳＶによって示される車両速度に基づいて、車両の駆動要求出力を算出する（ステップＳ１０）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、算出された駆動要求出力と蓄電装置３２のＳＯＣとに基づいてエンジン出力要求値を算出する（ステップＳ２０）。具体的には、蓄電装置３２のＳＯＣに基づいて蓄電装置３２の充電要求量が算出され、その充電要求量を駆動要求出力に加算することによりエンジン出力要求値が算出される。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、走行中の道路勾配を検出し、道路勾配が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、道路勾配は、たとえば、加速度センサ（Ｇセンサ）や、カーナビゲーション装置からの勾配情報などに基づいて検出される。ＨＶ−ＥＣＵ４２は、道路勾配が予め定められたしきい値以下であると判定すると（ステップＳ３０においてＮＯ）、以降の処理を実行することなくメインルーチンへ処理を返す。

ステップＳ３０において道路勾配が予め定められたしきい値よりも大きいと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、エンジン２４が停止しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。そして、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、エンジン２４が停止していると判定すると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、エンジン２４を始動するための制御指令を生成してＭＧ−ＥＣＵ３８およびエンジンＥＣＵ４０へ出力し、モータジェネレータＭＧ１をスタータとして動作させてエンジン２４を始動させる（ステップＳ５０）。

エンジン２４が動作している状態において、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、車両のずり下がりが発生しているか否かを判定する（ステップＳ６０）。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、駆動軸の回転方向や、駆動軸に連結されるモータジェネレータＭＧ２の回転方向に基づいて、車両のずり下がりの発生有無を判定する。ＨＶ−ＥＣＵ４２は、車両のずり下がりは発生していないと判定すると（ステップＳ６０においてＮＯ）、以降の処理を実行することなくメインルーチンへ処理を返す。

ステップＳ６０において車両のずり下がりが発生していると判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、エンジン２４の動作点を変更してエンジントルクＴｅを増加させ、エンジン２４から駆動軸へ出力されるエンジン直行トルクＴｅｐを増加させる（ステップＳ７０）。

図７は、エンジン２４の動作点が変更される様子を示した図である。図７を参照して、横軸は、エンジン２４の回転数Ｎｅを示し、縦軸は、エンジントルクＴｅを示す。曲線ｋ３，ｋ４の各々は、等出力線を示す。ＨＶ−ＥＣＵ４２は、車両のずり下がりが発生したと判定すると、エンジン２４の動作点を点Ｐ２（図２）から点Ｐ２よりも少なくとも出力トルクが大きい動作点Ｐ２Ａ（図５）に変更する。これにより、エンジントルクＴｅが増加し、エンジントルクＴｅの増加に伴なってエンジン直行トルクＴｅｐが増加する。

再び図６を参照して、ステップＳ７０においてエンジン２４の動作点が変更されると、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、モータジェネレータＭＧ２の回生トルクが減少するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を決定する（ステップＳ８０）。

図８は、車両の駆動トルクの一例を示した図である。なお、この図８では、車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵ４２によりエンジン２４の動作点が変更される前のトルクが示されている。すなわち、この図８では、従来技術に相当する場合が示されている。

図８を参照して、車両の駆動要求トルクは、エンジン２４からのエンジン直行トルクＴｅｐとモータジェネレータＭＧ２からのトルクＴｍとで分担される。ＨＶ−ＥＣＵ４２によりエンジン２４の動作点が変更される前は、トルクＴｍは正であり、上述のように、駆動トルクの方向に対して駆動輪が逆回転する車両のずり下がり時は、モータジェネレータＭＧ２は回生電力を発生する。

図９は、車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵ４２によりエンジン２４の動作点が変更された後の駆動トルクを示した図である。図９を参照して、車両のずり下がりが発生すると、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、エンジン２４の動作点を変更してエンジントルクＴｅを増加させ、その結果、エンジン直行トルクＴｅｐが増加する。一方、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、駆動要求トルクを実現しつつ蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超えないように、モータジェネレータＭＧ２の動作点を決定する。

この図９では、エンジン直行トルクＴｅｐは駆動要求トルクを超えており、モータジェネレータＭＧ２は、その超過分に相当する負のトルクＴｍを発生している。言い換えると、車両の駆動トルクを確保しつつ蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超えないように、エンジン直行トルクＴｅｐを増加させ、モータジェネレータＭＧ２を力行動作（電力消費）させている。

なお、この図９では、モータジェネレータＭＧ２のトルクＴｍが負になるようにエンジン２４およびモータジェネレータＭＧ２の動作点が変更されているが、図１０に示すように、トルクＴｍが略０になるようにエンジン２４およびモータジェネレータＭＧ２の動作点を変更してもよいし、蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超えなければ、トルクＴｍは正であってもよい。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置３２の充電電力を許容充電電力Ｗｉｎ内に抑えるようにパワー収支を成り立たせる、いわばパワー調整機として機能する。

なお、エンジン２４の動作点が変更されると、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、変更後のエンジントルクＴｅに応じて、モータジェネレータＭＧ１に作用するトルクＴｅｓを決定することができる。また、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、変更後のエンジン２４の回転数および駆動軸に連結されるリングギヤ軸の回転数に基づいて、モータジェネレータＭＧ１の回転数を決定することができる。

再び図６を参照して、ステップＳ８０においてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点が決定されると、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、モータジェネレータＭＧ１の発電電力Ｐｇ、モータジェネレータＭＧ２における電力Ｐｍ（エンジン２４の動作点の変更によって発電／消費の両ケースがあり得る。）および損失の総和が蓄電装置３２の許容充電電力Ｗｉｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９０）。なお、図４に示したように、許容充電電力Ｗｉｎは負値であり、電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎよりも大きいことは、蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎの制限内であることを示す。

そして、ステップＳ９０において電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎよりも大きいと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ４２はメインルーチンへ処理を返す。一方、電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎ以下であると判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、ステップＳ７０へ処理を戻し、エンジン２４の動作点をさらに変更する。

なお、エンジン２４の動作点を変更してエンジントルクＴｅを増加させると、モータジェネレータＭＧ１が結合されるサンギヤ軸６０に作用するトルクＴｅｓも増加する。そうすると、モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｇが増加し、モータジェネレータＭＧ１から蓄電装置３２へ供給される電力も増大し得るが、モータジェネレータＭＧ１の効率が低下する結果、蓄電装置３２の充電電力を低減可能な動作点が存在する。

図１１は、モータジェネレータの効率を示した図である。図１１を参照して、横軸はモータジェネレータの回転数を示し、縦軸はモータジェネレータのトルクを示す。曲線ｋ１１〜ｋ１４の各々は、等効率線であり、曲線ｋ１１から曲線ｋ１４へ向かうに従ってモータジェネレータの効率が低下する。

したがって、モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｇが増加しても、たとえば動作点が点Ｐ１１から点Ｐ１２に移行する場合、モータジェネレータＭＧ１の効率が低下することよって、モータジェネレータＭＧ１から蓄電装置３２へ供給される電力が低減または維持され得る。

すなわち、この実施の形態１では、エンジン２４の動作点を変更しエンジントルクＴｅを増加させることによってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のエネルギーバランスを変化させ、車両駆動力を確保しつつ蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超えないように、エンジン２４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を変更することとしたものである。

なお、上記において、エンジン２４の動作点を変更する際、道路勾配が大きいほどエンジントルクＴｅの増加量すなわちエンジン直行トルクＴｅｐの増加量が多くなるようにエンジン２４の動作点を変更するようにしてもよい。これにより、エンジン２４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を不必要に大きく変更することが防止される。

また、上記においては、走行中の道路勾配がしきい値よりも大きいとき、エンジン２４が停止していればエンジン２４を始動させるものとしたが、道路勾配がしきい値よりも大きい場合において、車両速度が予め設定されたしきい値よりも低いときに限り、エンジン２４が停止していればエンジン２４を始動させるようにしてもよい。これにより、不必要にエンジン２４が始動されるのを防止することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、登坂路において車両のずり下がりが発生したとき、エンジン２４の動作点を変更することによってエンジン２４から駆動軸へ出力されるエンジン直行トルクを増加させるとともに、モータジェネレータＭＧ２を制御することによってモータジェネレータＭＧ２の回生トルクを減少させる。これにより、エンジン２４からのエンジン直行トルクの増加によって車両駆動力が確保されるとともに、モータジェネレータＭＧ２が発生する回生電力が減少する。したがって、この実施の形態１によれば、車両のずり下がり発生時、蓄電装置３２の充電電力を許容充電電力Ｗｉｎ内に抑えつつ登坂駆動力を確保することが可能となる。その結果、車両のずり下がりを回避することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、車両のずり下がり発生時において、エンジン２４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を変更しても蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超える場合、モータジェネレータ側で損失が増大するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点が変更される。

この実施の形態２によるハイブリッド車両の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１０と同じである。

図１２は、実施の形態２によるハイブリッド車両において車両のずり下がり発生時に実行される制御の構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１２を参照して、このフローチャートは、図６に示したフローチャートにおいてステップＳ１００，Ｓ１１０，Ｓ１２０をさらに含む。すなわち、ステップＳ９０においてＨＶ−ＥＣＵ４２により電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎ以下であると判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ４２は、超過した充電電力およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｇ，ＴｍをＭＧ−ＥＣＵ３８へ出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ３８は、ＨＶ−ＥＣＵ４２から受ける超過充電電力およびトルクＴｇ，Ｔｍに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失が増大するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を変更する（ステップＳ１００）。具体的には、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、たとえばモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失が増大するようにインバータ３４，３６の通電タイミングを変更する。

次いで、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、図１１に示したような損失マップを用いるなどして、その変更された動作点におけるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失を算出する（ステップＳ１１０）。そして、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、動作点変更後のモータジェネレータＭＧ１の発電電力Ｐｇ、モータジェネレータＭＧ２における電力Ｐｍおよび損失の総和が蓄電装置３２の許容充電電力Ｗｉｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１２０において電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎよりも大きいと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、ＨＶ−ＥＣＵ４２へその旨を通知し、ＨＶ−ＥＣＵ４２はメインルーチンへ処理を返す。一方、ステップＳ１２０において電力Ｐｇ，Ｐｍおよび損失の総和が許容充電電力Ｗｉｎ以下であると判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＭＧ−ＥＣＵ３８は、ＨＶ−ＥＣＵ４２へその旨を通知し、ステップＳ７０において再びエンジン２４の動作点が変更される。

なお、上記においては、蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超える場合、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失を増大させるものとしたが、必ずしもモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の双方の損失を増大させる必要はなく、蓄電装置３２の充電電力を許容充電電力Ｗｉｎ内に抑えられるのであれば、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方の損失を増大させればよい。

以上のように、この実施の形態２においては、車両のずり下がり発生時、蓄電装置３２の充電電力が許容充電電力Ｗｉｎを超えると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも一方の損失を増大させるので、蓄電装置３２の充電電力を許容充電電力Ｗｉｎ内に抑え得る。したがって、この実施の形態２によれば、より確実に車両のずり下がりを回避することができる。

なお、上記の各実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ４２およびＭＧ−ＥＣＵ３８における制御は、実際には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行され、ＣＰＵは、図６または図１２に示したフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したプログラムを実行して上記フローチャートに従って処理を実行する。したがって、ＲＯＭは、上記フローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取可能な記録媒体に相当する。

なお、上記において、エンジン２４は、この発明における「内燃機関」に対応し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれこの発明における「第１の電動機」および「第２の電動機」に対応する。また、プラネタリギヤ１８は、この発明における「動力分割機構」に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ４２（実施の形態２においてはさらにＭＧ−ＥＣＵ３８を含む。）は、この発明における「制御装置」に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 登坂路において車両のずり下がりが発生したときのモータジェネレータおよびエンジン間の回転数およびトルクの関係を説明するための共線図である。 モータジェネレータの動作モードを説明するための図である。 図１に示す蓄電装置の許容充電電力を示した図である。 登坂路において車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵによりエンジンの動作点が変更された後のモータジェネレータおよびエンジン間の回転数およびトルクの関係を説明するための共線図である。 車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵにより実行される制御の構造を説明するためのフローチャートである。 エンジンの動作点が変更される様子を示した図である。 車両の駆動トルクの一例を示した図である。 車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵによりエンジンの動作点が変更された後の駆動トルクを示した図である。 車両のずり下がり発生時にＨＶ−ＥＣＵによりエンジンの動作点が変更された後の駆動トルクの他の例を示した図である。 モータジェネレータの効率を示した図である。 実施の形態２によるハイブリッド車両において車両のずり下がり発生時に実行される制御の構造を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１２ 動力伝達ギヤ、１４ ディファレンシャルギヤ、１６Ｒ，１６Ｌ 駆動輪、１８ プラネタリギヤ、２０ 動力取出ギヤ、２２ チェーンベルト、２４ エンジン、２６ クランクシャフト、３２ 蓄電装置、３４，３６ インバータ、３８ ＭＧ−ＥＣＵ、４０ エンジンＥＣＵ、４２ ＨＶ−ＥＣＵ、５２ サンギヤ、５４ リングギヤ、５６ プラネタリピニオンギヤ、５８ プラネタリキャリア、６０ サンギヤ軸、６２ リングギヤ軸、６４ キャリア軸、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (15)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関の出力を用いて発電可能な第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と駆動軸とに分配可能なように構成された動力分割機構と、
   前記駆動軸に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記第１および第２の電動機と電力を授受可能な蓄電装置と、
   登坂方向の駆動力が要求されている場合に降坂方向へ車両が移動しているとき、前記内燃機関の動作点を変更することによって前記内燃機関から前記駆動軸への伝達トルクを増加させるとともに、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機の回生トルクを減少させる制御装置とを備えるハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、前記第２の電動機を制御することによって、前記第１および第２の電動機から前記蓄電装置へ供給される電力の総和を前記蓄電装置の許容充電電力よりも小さい値に抑制する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、走行中の道路勾配が予め定められた値よりも大きいとき、前記内燃機関の動作点を変更することによって前記伝達トルクを増加させる、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置は、走行中の道路勾配が大きいほど前記伝達トルクの増加量が多くなるように前記内燃機関の動作点を変更する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置は、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機に力行トルクを発生させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記制御装置は、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機の発生トルクを略零にする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
7. 前記制御装置は、前記第１および第２の電動機から前記蓄電装置へ供給される電力の総和が前記蓄電装置の許容充電電力を超えると、前記第１および第２の電動機の少なくとも一方を制御することによって、前記第１および第２の電動機の少なくとも一方における損失を増大させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. ハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力を用いて発電可能な第１の電動機と、
   前記内燃機関の出力を前記第１の電動機と駆動軸とに分配可能なように構成された動力分割機構と、
   前記駆動軸に回転軸が結合される第２の電動機と、
   前記第１および第２の電動機と電力を授受可能な蓄電装置とを備え、
   前記制御方法は、
   登坂方向の駆動力が要求されているときに降坂方向へ車両が移動しているか否かを判定する第１のステップと、
   前記第１のステップにおいて降坂方向へ車両が移動していると判定されると、前記内燃機関の動作点を変更することによって前記内燃機関から前記駆動軸への伝達トルクを増加させる第２のステップと、
   前記内燃機関の動作点の変更とともに、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機の回生トルクを減少させる第３のステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
9. 前記第３のステップにおいて、前記第２の電動機を制御することによって、前記第１および第２の電動機から前記蓄電装置へ供給される電力の総和を前記蓄電装置の許容充電電力よりも小さい値に抑制する、請求項８に記載のハイブリッド車両の制御方法。
10. 走行中の道路勾配が予め定められた値よりも大きいか否かを判定する第４のステップと、
    前記道路勾配が前記予め定められた値よりも大きいと判定されると、前記第３のステップにおいて、前記内燃機関の動作点を変更することによって前記伝達トルクを増加させる、請求項８または請求項９に記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. 前記第３のステップにおいて、走行中の道路勾配が大きいほど前記伝達トルクの増加量が多くなるように前記内燃機関の動作点が変更される、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
12. 前記第３のステップにおいて、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機に力行トルクを発生させる、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
13. 前記第３のステップにおいて、前記第２の電動機を制御することによって前記第２の電動機の発生トルクを略零にする、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
14. 前記第１および第２の電動機から前記蓄電装置へ供給される電力の総和が前記蓄電装置の許容充電電力を超えたか否かを判定する第５のステップと、
    前記電力の総和が前記許容充電電力を超えたと判定されると、前記第１および第２の電動機の少なくとも一方を制御することによって、前記第１および第２の電動機の少なくとも一方における損失を増大させる第６のステップとをさらに含む、請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
15. 請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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